Применение насадочных контактных устройств в тепломассообменных аппаратах, страница 4

Особое внимание при исследовании насадок уделялось задаче определения предельных (критических ) нагрузок по пару и жидкости, соответствующих раздельному противоточному движению фаз.

Для расчета предельных нагрузок использовалось корреляционное соотношение Кафарова – Дытнерского, по которому производилось обработка экспериментальных данных:

где     

Неизвестные эмпирические значения постоянных a и b определялись графоаналитическим методом.

Для орошаемых насадок при рабочих скоростях пара в результате обработки экспериментальных данных для исследуемых насадок были выведены уравнения, которые можно использовать при технических расчетах:

Были исследованы также распределительные свойства насадки, влияющие на массообменные характеристики всей колонны. Разработана двумерная математическая модель процесса распределения потока вещества по слою насадки. Для оптимизации высоты, структуры и угла поворота относительно друг друга пакетов насадки использовался критерий наибольшей равномерности распределения потоков колонне. В основе модели - расчет количества жидкости в каждом канале, образованном сосед ними гофрированными пластинами структурной пакетной насадки, как части от общего расхода подаваемой на насадку жидкости. Модель позволяет прогнозировать качество распределения насадки и, основываясь на этом, изменять  конструктивные параметры пластин пакета структурной насадки и колонны.

Для описания процессов ректификации в аппаратах с насадками рекомендуется широкий круг уравнений, возможность использования любого из которых для колонн со структурными пакетными гофрированными насадками может быть установлен только непосредственным экспериментом.

При обработке опытов использован метод выражения движущей силы процесса через число единиц переноса и кинетики процесса через высоту единицы переноса массы.

Обобщение экспериментальных данных по ректификации усложняется из-за изменения концентраций компонентов по высоте колонн. Поэтому рабочий диапазон концентраций оказалось целесообразным разделить на и участков, в каждом из которых свойства пара и жидкости возможно считать постоянными. Тогда общая высота аппарата определится выражением

Подстановкой уравнений (*) в данное для любого j, режима (j = 1, 2, 3,...,р) получим

Обработка опытов в такой форме не требует специальных условий проведения экспериментов. Постоянные А,а, р, г вычисляются по методу наименьших квадратов на ЭВМ при помощи пакета программ Statistica для Windows. При обработке экспериментальных данных в предложенной форме на ЭВМ методом последовательных приближений определены значения констант в критериальном уравнении и получены зависимости для расчета высот единицы переноса в фазах:

Ректификационная колонна со структурной гофрированной насадкой для ВРУ малой производительности.

Предложена методика расчета ректификационной колонны со структурной гофрированной насадкой для ВРУ малой производительности. Проведенные исследования гидродинамических и массообменных характеристик опытных насадок, полученные критериальные уравнения и разработанная методика расчета позволили рассчитать насадочную колонну двукратной ректификации воздуха для ВРУ производительностью 100 кг/ч продукта работающую по циклу высокого давления (аналог кислородазотдобывающих станций АКДС-70М2 и ТКДС-100). Результаты расчета подтвердили предположения по уменьшению габаритных размеров ректификационной колонны ВРУ.

Проведено сравнение данных по влиянию скорости пара на эффективность массопереноса и удельное гидравлическое сопротивление в ректификационной колонне для различных контактных устройств с исследованными структурными пакетными гофрированными насадками.

Принимая в качестве критерия сравнения минимум удельного гидравлического сопротивления можно сделать следующие выводы: - наиболее перспективной, сточки зрения использования в процессах массообмена при атмосферном давлении (особенно в условиях высокой плотности орошения), является структурная пакетная насадка с косым гофром, обладающая большим диапазоном устойчивой работы, низким удельным гидравлическим сопротивлением и сравнительно высокой эффективностью; - комбинированное контактное устройство обладает наивысшей эффективностью разделения и может быть перспективным при условии, когда гидравлическое сопротивление не является лимитирующим; - провальные, клапанные прямоточные и ситчатые крупнодырчатые тарелки могут обеспечить удовлетворительную работу массообменной колонны при средних плотностях орошения и скорости пара по колонне.